Könnten die Zähne dieses Alligators Hinweise auf die Regeneration des menschlichen Perlweißes enthalten? Foto von Flickr-Nutzer montuschi
Die Menschen haben das kurze Ende der Zahnbürste gezogen, wenn es um die Langlebigkeit unserer perlmuttfarbenen Weißen geht. Andere Tiere wie Reptilien und Fische verlieren häufig ihre Zähne und ersetzen sie, indem sie neue anbauen. Die Menschen sind jedoch ihr ganzes Leben lang mit denselben reifen erwachsenen Zähnen konfrontiert. Wenn sie einen oder alle 32 Zähne verlieren, ist in der Regel nur ein Zahnersatz möglich.
Seltsamerweise könnten die tödlichen Knabbereien der Alligatoren einen Hinweis darauf enthalten, wie Wissenschaftler Menschen zu nachwachsenden Zähnen überreden könnten. Diese Reptilien gehören zur Ordnung der Crocodilia, die mit ihrem berühmten fröhlichen Grinsen die Songschreiber davor warnen, dass man bei einem Krokodil niemals lächeln sollte. Zur Beute von Captain Hook und anderen Opfern von Alligator- und Krokodilangriffen wachsen die großen Reptilien oft mehrmals nach. Die Forscher glauben, dass die Technologie mit der Zeit Fortschritte machen wird, sodass wir uns dieses Reptilienlächeln ausleihen können. Zuvor müssen die Wissenschaftler jedoch verstehen, wie diese Tiere ihr Lächeln offen halten.
In einem Artikel, der diese Woche in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, versuchte ein internationales Forscherteam, die Mechanismen hinter den überlegenen zahnregenerierenden Fähigkeiten einer Spezies von Crocodilia - dem amerikanischen Alligator - zu untersuchen, um die Ergebnisse anzuwenden zu Menschen.
Beim Menschen stehen Organe wie Haare, Schuppen, Nägel und Zähne „an der Schnittstelle zwischen einem Organismus und seiner äußeren Umgebung und sind daher einem ständigen Verschleiß ausgesetzt“, schreiben die Forscher. Aber Alligatoren haben Wege entwickelt, um mit diesen Herausforderungen umzugehen. Die Fleischfresser können über einen Zeitraum von 35 bis 75 Jahren bis zu 50 Mal einen ihrer 80 Zähne ersetzen. Unter jedem reifen Alligatorzahn wachsen kleine Ersatzzähne, die sofort einsatzbereit sind, wenn ein Alligator einen Zahn verliert.
Um herauszufinden, welche Moleküle und Zellen für den Ersatz verantwortlich sind, verwendeten die Forscher Röntgenstrahlen und kleine Gewebeproben von Alligatorembryonen, Jungtieren und sich entwickelnden Zähnen von 3-jährigen Jugendlichen. Sie züchteten auch Zahnzellen im Labor und erstellten Computermodelle des Prozesses. Alligatorzähne scheinen ununterbrochen zu zyklisieren, sie schreiben, aber tatsächlich scheinen die Zähne der Tiere drei verschiedene Phasen zu durchlaufen: Vorinitiation, Initiation und Wachstum.
Sobald ein Alligator einen Zahn verliert, beginnen diese drei Phasen. Die Zahnschicht oder ein Gewebeband, das mit den Anfangsstadien der Zahnbildung bei vielen Tieren assoziiert ist, beginnt sich zu wölben. Dies löst Stammzellen und eine Reihe von Signalmolekülen aus, die den Prozess der Bildung eines neuen Zahns steuern.
Diese Ergebnisse können auf das Perlweiß des Menschen angewendet werden. Die fleischfressenden Schneidezähne der Alligatoren ähneln erstaunlicherweise gut organisierten, komplexen Wirbeltierzähnen wie dem unseren. Beim Menschen existiert immer noch ein Überrest der Zahnhaut - der für die Zahnbildung entscheidenden Struktur -, der manchmal fälschlicherweise aktiviert wird und beginnt, Zahntumoren zu bilden. Wenn die Forscher die molekularen Signalwege hinter dem Ersatz von Alligatorzähnen besser ausloten könnten, könnten sie möglicherweise dieselben chemischen Anweisungen beim Menschen auslösen, um den Körper dazu zu bringen, einen neuen Zahn zu formen, nachdem er in einem Fußballspiel rausgeschmissen wurde oder muss nach einer Infektion entfernt werden.
Alternativ können Ärzte möglicherweise die Moleküle abschalten, die für Erkrankungen verantwortlich sind, die eine unkontrollierte Zahnbildung verursachen. Menschen, die an einem cleidocranialen Dysplasie-Syndrom leiden, züchten zum Beispiel viele ungewöhnlich geformte, zapfenartige Zähne, und Menschen mit einem Gardner-Syndrom wachsen auch überzählige oder zusätzliche Zähne.
Während die Forscher noch weitere molekulare Details hinter dem Alligatorzahnwachstum klären müssen, deutet diese erste Studie darauf hin, dass Ärzte und Zahnärzte in der Lage sein könnten, Patienten eines Tages selektiv die zahnregenerierenden Fähigkeiten der Reptilien zu verleihen.
"Basierend auf unserer Studie ist es möglich, das regulatorische Netzwerk für das Zahnradfahren zu identifizieren", folgern die Forscher. "Dieses Wissen wird es uns ermöglichen, entweder latente Stammzellen in den Überresten der menschlichen Zahnschicht zu wecken, um einen normalen Erneuerungsprozess bei Erwachsenen, die Zähne verloren haben, wieder aufzunehmen oder die unkontrollierte Zahnbildung bei Patienten mit überzähligen Zähnen zu stoppen."
In jedem Fall stellen sie fest, dass "die Natur eine reiche Ressource ist, um zu lernen, wie Stammzellen für die Anwendung in der regenerativen Medizin konstruiert werden."
